]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - share/man/man9/mbuf.9
Update a comment to reflect r305051.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / share / man / man9 / mbuf.9
1 .\" Copyright (c) 2000 FreeBSD Inc.
2 .\" All rights reserved.
3 .\"
4 .\" Redistribution and use in source and binary forms, with or without
5 .\" modification, are permitted provided that the following conditions
6 .\" are met:
7 .\" 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
8 .\"    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
9 .\" 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
10 .\"    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
11 .\"    documentation and/or other materials provided with the distribution.
12 .\"
13 .\" THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
14 .\" ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
15 .\" IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
16 .\" ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL [your name] OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
17 .\" FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
18 .\" DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
19 .\" OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
20 .\" HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
21 .\" LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
22 .\" OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
23 .\" SUCH DAMAGE.
24 .\"
25 .\" $FreeBSD$
26 .\"
27 .Dd August 30, 2016
28 .Dt MBUF 9
29 .Os
30 .\"
31 .Sh NAME
32 .Nm mbuf
33 .Nd "memory management in the kernel IPC subsystem"
34 .\"
35 .Sh SYNOPSIS
36 .In sys/param.h
37 .In sys/systm.h
38 .In sys/mbuf.h
39 .\"
40 .Ss Mbuf allocation macros
41 .Fn MGET "struct mbuf *mbuf" "int how" "short type"
42 .Fn MGETHDR "struct mbuf *mbuf" "int how" "short type"
43 .Ft int
44 .Fn MCLGET "struct mbuf *mbuf" "int how"
45 .Fo MEXTADD
46 .Fa "struct mbuf *mbuf"
47 .Fa "caddr_t buf"
48 .Fa "u_int size"
49 .Fa "void (*free)(void *opt_arg1, void *opt_arg2)"
50 .Fa "void *opt_arg1"
51 .Fa "void *opt_arg2"
52 .Fa "short flags"
53 .Fa "int type"
54 .Fc
55 .\"
56 .Ss Mbuf utility macros
57 .Fn mtod "struct mbuf *mbuf" "type"
58 .Fn M_ALIGN "struct mbuf *mbuf" "u_int len"
59 .Fn MH_ALIGN "struct mbuf *mbuf" "u_int len"
60 .Ft int
61 .Fn M_LEADINGSPACE "struct mbuf *mbuf"
62 .Ft int
63 .Fn M_TRAILINGSPACE "struct mbuf *mbuf"
64 .Fn M_MOVE_PKTHDR "struct mbuf *to" "struct mbuf *from"
65 .Fn M_PREPEND "struct mbuf *mbuf" "int len" "int how"
66 .Fn MCHTYPE "struct mbuf *mbuf" "short type"
67 .Ft int
68 .Fn M_WRITABLE "struct mbuf *mbuf"
69 .\"
70 .Ss Mbuf allocation functions
71 .Ft struct mbuf *
72 .Fn m_get "int how" "short type"
73 .Ft struct mbuf *
74 .Fn m_get2 "int size" "int how" "short type" "int flags"
75 .Ft struct mbuf *
76 .Fn m_getm "struct mbuf *orig" "int len" "int how" "short type"
77 .Ft struct mbuf *
78 .Fn m_getjcl "int how" "short type" "int flags" "int size"
79 .Ft struct mbuf *
80 .Fn m_getcl "int how" "short type" "int flags"
81 .Ft struct mbuf *
82 .Fn m_getclr "int how" "short type"
83 .Ft struct mbuf *
84 .Fn m_gethdr "int how" "short type"
85 .Ft struct mbuf *
86 .Fn m_free "struct mbuf *mbuf"
87 .Ft void
88 .Fn m_freem "struct mbuf *mbuf"
89 .\"
90 .Ss Mbuf utility functions
91 .Ft void
92 .Fn m_adj "struct mbuf *mbuf" "int len"
93 .Ft void
94 .Fn m_align "struct mbuf *mbuf" "int len"
95 .Ft int
96 .Fn m_append "struct mbuf *mbuf" "int len" "c_caddr_t cp"
97 .Ft struct mbuf *
98 .Fn m_prepend "struct mbuf *mbuf" "int len" "int how"
99 .Ft struct mbuf *
100 .Fn m_copyup "struct mbuf *mbuf" "int len" "int dstoff"
101 .Ft struct mbuf *
102 .Fn m_pullup "struct mbuf *mbuf" "int len"
103 .Ft struct mbuf *
104 .Fn m_pulldown "struct mbuf *mbuf" "int offset" "int len" "int *offsetp"
105 .Ft struct mbuf *
106 .Fn m_copym "struct mbuf *mbuf" "int offset" "int len" "int how"
107 .Ft struct mbuf *
108 .Fn m_copypacket "struct mbuf *mbuf" "int how"
109 .Ft struct mbuf *
110 .Fn m_dup "struct mbuf *mbuf" "int how"
111 .Ft void
112 .Fn m_copydata "const struct mbuf *mbuf" "int offset" "int len" "caddr_t buf"
113 .Ft void
114 .Fn m_copyback "struct mbuf *mbuf" "int offset" "int len" "caddr_t buf"
115 .Ft struct mbuf *
116 .Fo m_devget
117 .Fa "char *buf"
118 .Fa "int len"
119 .Fa "int offset"
120 .Fa "struct ifnet *ifp"
121 .Fa "void (*copy)(char *from, caddr_t to, u_int len)"
122 .Fc
123 .Ft void
124 .Fn m_cat "struct mbuf *m" "struct mbuf *n"
125 .Ft void
126 .Fn m_catpkt "struct mbuf *m" "struct mbuf *n"
127 .Ft u_int
128 .Fn m_fixhdr "struct mbuf *mbuf"
129 .Ft void
130 .Fn m_dup_pkthdr "struct mbuf *to" "struct mbuf *from"
131 .Ft void
132 .Fn m_move_pkthdr "struct mbuf *to" "struct mbuf *from"
133 .Ft u_int
134 .Fn m_length "struct mbuf *mbuf" "struct mbuf **last"
135 .Ft struct mbuf *
136 .Fn m_split "struct mbuf *mbuf" "int len" "int how"
137 .Ft int
138 .Fn m_apply "struct mbuf *mbuf" "int off" "int len" "int (*f)(void *arg, void *data, u_int len)" "void *arg"
139 .Ft struct mbuf *
140 .Fn m_getptr "struct mbuf *mbuf" "int loc" "int *off"
141 .Ft struct mbuf *
142 .Fn m_defrag "struct mbuf *m0" "int how"
143 .Ft struct mbuf *
144 .Fn m_collapse "struct mbuf *m0" "int how" "int maxfrags"
145 .Ft struct mbuf *
146 .Fn m_unshare "struct mbuf *m0" "int how"
147 .\"
148 .Sh DESCRIPTION
149 An
150 .Vt mbuf
151 is a basic unit of memory management in the kernel IPC subsystem.
152 Network packets and socket buffers are stored in
153 .Vt mbufs .
154 A network packet may span multiple
155 .Vt mbufs
156 arranged into a
157 .Vt mbuf chain
158 (linked list),
159 which allows adding or trimming
160 network headers with little overhead.
161 .Pp
162 While a developer should not bother with
163 .Vt mbuf
164 internals without serious
165 reason in order to avoid incompatibilities with future changes, it
166 is useful to understand the general structure of an
167 .Vt mbuf .
168 .Pp
169 An
170 .Vt mbuf
171 consists of a variable-sized header and a small internal
172 buffer for data.
173 The total size of an
174 .Vt mbuf ,
175 .Dv MSIZE ,
176 is a constant defined in
177 .In sys/param.h .
178 The
179 .Vt mbuf
180 header includes:
181 .Bl -tag -width "m_nextpkt" -offset indent
182 .It Va m_next
183 .Pq Vt struct mbuf *
184 A pointer to the next
185 .Vt mbuf
186 in the
187 .Vt mbuf chain .
188 .It Va m_nextpkt
189 .Pq Vt struct mbuf *
190 A pointer to the next
191 .Vt mbuf chain
192 in the queue.
193 .It Va m_data
194 .Pq Vt caddr_t
195 A pointer to data attached to this
196 .Vt mbuf .
197 .It Va m_len
198 .Pq Vt int
199 The length of the data.
200 .It Va m_type
201 .Pq Vt short
202 The type of the data.
203 .It Va m_flags
204 .Pq Vt int
205 The
206 .Vt mbuf
207 flags.
208 .El
209 .Pp
210 The
211 .Vt mbuf
212 flag bits are defined as follows:
213 .Bd -literal
214 /* mbuf flags */
215 #define M_EXT           0x00000001 /* has associated external storage */
216 #define M_PKTHDR        0x00000002 /* start of record */
217 #define M_EOR           0x00000004 /* end of record */
218 #define M_RDONLY        0x00000008 /* associated data marked read-only */
219 #define M_PROTO1        0x00001000 /* protocol-specific */
220 #define M_PROTO2        0x00002000 /* protocol-specific */
221 #define M_PROTO3        0x00004000 /* protocol-specific */
222 #define M_PROTO4        0x00008000 /* protocol-specific */
223 #define M_PROTO5        0x00010000 /* protocol-specific */
224 #define M_PROTO6        0x00020000 /* protocol-specific */
225 #define M_PROTO7        0x00040000 /* protocol-specific */
226 #define M_PROTO8        0x00080000 /* protocol-specific */
227 #define M_PROTO9        0x00100000 /* protocol-specific */
228 #define M_PROTO10       0x00200000 /* protocol-specific */
229 #define M_PROTO11       0x00400000 /* protocol-specific */
230 #define M_PROTO12       0x00800000 /* protocol-specific */
231
232 /* mbuf pkthdr flags (also stored in m_flags) */
233 #define M_BCAST         0x00000010 /* send/received as link-level broadcast */
234 #define M_MCAST         0x00000020 /* send/received as link-level multicast */
235 .Ed
236 .Pp
237 The available
238 .Vt mbuf
239 types are defined as follows:
240 .Bd -literal
241 /* mbuf types */
242 #define MT_DATA         1       /* dynamic (data) allocation */
243 #define MT_HEADER       MT_DATA /* packet header */
244 #define MT_SONAME       8       /* socket name */
245 #define MT_CONTROL      14      /* extra-data protocol message */
246 #define MT_OOBDATA      15      /* expedited data */
247 .Ed
248 .Pp
249 The available external buffer types are defined as follows:
250 .Bd -literal
251 /* external buffer types */
252 #define EXT_CLUSTER     1       /* mbuf cluster */
253 #define EXT_SFBUF       2       /* sendfile(2)'s sf_bufs */
254 #define EXT_JUMBOP      3       /* jumbo cluster 4096 bytes */
255 #define EXT_JUMBO9      4       /* jumbo cluster 9216 bytes */
256 #define EXT_JUMBO16     5       /* jumbo cluster 16184 bytes */
257 #define EXT_PACKET      6       /* mbuf+cluster from packet zone */
258 #define EXT_MBUF        7       /* external mbuf reference */
259 #define EXT_NET_DRV     252     /* custom ext_buf provided by net driver(s) */
260 #define EXT_MOD_TYPE    253     /* custom module's ext_buf type */
261 #define EXT_DISPOSABLE  254     /* can throw this buffer away w/page flipping */
262 #define EXT_EXTREF      255     /* has externally maintained ref_cnt ptr */
263 .Ed
264 .Pp
265 If the
266 .Dv M_PKTHDR
267 flag is set, a
268 .Vt struct pkthdr Va m_pkthdr
269 is added to the
270 .Vt mbuf
271 header.
272 It contains a pointer to the interface
273 the packet has been received from
274 .Pq Vt struct ifnet Va *rcvif ,
275 and the total packet length
276 .Pq Vt int Va len .
277 Optionally, it may also contain an attached list of packet tags
278 .Pq Vt "struct m_tag" .
279 See
280 .Xr mbuf_tags 9
281 for details.
282 Fields used in offloading checksum calculation to the hardware are kept in
283 .Va m_pkthdr
284 as well.
285 See
286 .Sx HARDWARE-ASSISTED CHECKSUM CALCULATION
287 for details.
288 .Pp
289 If small enough, data is stored in the internal data buffer of an
290 .Vt mbuf .
291 If the data is sufficiently large, another
292 .Vt mbuf
293 may be added to the
294 .Vt mbuf chain ,
295 or external storage may be associated with the
296 .Vt mbuf .
297 .Dv MHLEN
298 bytes of data can fit into an
299 .Vt mbuf
300 with the
301 .Dv M_PKTHDR
302 flag set,
303 .Dv MLEN
304 bytes can otherwise.
305 .Pp
306 If external storage is being associated with an
307 .Vt mbuf ,
308 the
309 .Va m_ext
310 header is added at the cost of losing the internal data buffer.
311 It includes a pointer to external storage, the size of the storage,
312 a pointer to a function used for freeing the storage,
313 a pointer to an optional argument that can be passed to the function,
314 and a pointer to a reference counter.
315 An
316 .Vt mbuf
317 using external storage has the
318 .Dv M_EXT
319 flag set.
320 .Pp
321 The system supplies a macro for allocating the desired external storage
322 buffer,
323 .Dv MEXTADD .
324 .Pp
325 The allocation and management of the reference counter is handled by the
326 subsystem.
327 .Pp
328 The system also supplies a default type of external storage buffer called an
329 .Vt mbuf cluster .
330 .Vt Mbuf clusters
331 can be allocated and configured with the use of the
332 .Dv MCLGET
333 macro.
334 Each
335 .Vt mbuf cluster
336 is
337 .Dv MCLBYTES
338 in size, where MCLBYTES is a machine-dependent constant.
339 The system defines an advisory macro
340 .Dv MINCLSIZE ,
341 which is the smallest amount of data to put into an
342 .Vt mbuf cluster .
343 It is equal to
344 .Dv MHLEN
345 plus one.
346 It is typically preferable to store data into the data region of an
347 .Vt mbuf ,
348 if size permits, as opposed to allocating a separate
349 .Vt mbuf cluster
350 to hold the same data.
351 .\"
352 .Ss Macros and Functions
353 There are numerous predefined macros and functions that provide the
354 developer with common utilities.
355 .\"
356 .Bl -ohang -offset indent
357 .It Fn mtod mbuf type
358 Convert an
359 .Fa mbuf
360 pointer to a data pointer.
361 The macro expands to the data pointer cast to the specified
362 .Fa type .
363 .Sy Note :
364 It is advisable to ensure that there is enough contiguous data in
365 .Fa mbuf .
366 See
367 .Fn m_pullup
368 for details.
369 .It Fn MGET mbuf how type
370 Allocate an
371 .Vt mbuf
372 and initialize it to contain internal data.
373 .Fa mbuf
374 will point to the allocated
375 .Vt mbuf
376 on success, or be set to
377 .Dv NULL
378 on failure.
379 The
380 .Fa how
381 argument is to be set to
382 .Dv M_WAITOK
383 or
384 .Dv M_NOWAIT .
385 It specifies whether the caller is willing to block if necessary.
386 A number of other functions and macros related to
387 .Vt mbufs
388 have the same argument because they may
389 at some point need to allocate new
390 .Vt mbufs .
391 .It Fn MGETHDR mbuf how type
392 Allocate an
393 .Vt mbuf
394 and initialize it to contain a packet header
395 and internal data.
396 See
397 .Fn MGET
398 for details.
399 .It Fn MEXTADD mbuf buf size free opt_arg1 opt_arg2 flags type
400 Associate externally managed data with
401 .Fa mbuf .
402 Any internal data contained in the mbuf will be discarded, and the
403 .Dv M_EXT
404 flag will be set.
405 The
406 .Fa buf
407 and
408 .Fa size
409 arguments are the address and length, respectively, of the data.
410 The
411 .Fa free
412 argument points to a function which will be called to free the data
413 when the mbuf is freed; it is only used if
414 .Fa type
415 is
416 .Dv EXT_EXTREF .
417 The
418 .Fa opt_arg1
419 and
420 .Fa opt_arg2
421 arguments will be passed unmodified to
422 .Fa free .
423 The
424 .Fa flags
425 argument specifies additional
426 .Vt mbuf
427 flags; it is not necessary to specify
428 .Dv M_EXT .
429 Finally, the
430 .Fa type
431 argument specifies the type of external data, which controls how it
432 will be disposed of when the
433 .Vt mbuf
434 is freed.
435 In most cases, the correct value is
436 .Dv EXT_EXTREF .
437 .It Fn MCLGET mbuf how
438 Allocate and attach an
439 .Vt mbuf cluster
440 to
441 .Fa mbuf .
442 On success, a non-zero value returned; otherwise, 0.
443 Historically, consumers would check for success by testing the
444 .Dv M_EXT
445 flag on the mbuf, but this is now discouraged to avoid unnecessary awareness
446 of the implementation of external storage in protocol stacks and device
447 drivers.
448 .It Fn M_ALIGN mbuf len
449 Set the pointer
450 .Fa mbuf->m_data
451 to place an object of the size
452 .Fa len
453 at the end of the internal data area of
454 .Fa mbuf ,
455 long word aligned.
456 Applicable only if
457 .Fa mbuf
458 is newly allocated with
459 .Fn MGET
460 or
461 .Fn m_get .
462 .It Fn MH_ALIGN mbuf len
463 Serves the same purpose as
464 .Fn M_ALIGN
465 does, but only for
466 .Fa mbuf
467 newly allocated with
468 .Fn MGETHDR
469 or
470 .Fn m_gethdr ,
471 or initialized by
472 .Fn m_dup_pkthdr
473 or
474 .Fn m_move_pkthdr .
475 .It Fn m_align mbuf len
476 Services the same purpose as
477 .Fn M_ALIGN
478 but handles any type of mbuf.
479 .It Fn M_LEADINGSPACE mbuf
480 Returns the number of bytes available before the beginning
481 of data in
482 .Fa mbuf .
483 .It Fn M_TRAILINGSPACE mbuf
484 Returns the number of bytes available after the end of data in
485 .Fa mbuf .
486 .It Fn M_PREPEND mbuf len how
487 This macro operates on an
488 .Vt mbuf chain .
489 It is an optimized wrapper for
490 .Fn m_prepend
491 that can make use of possible empty space before data
492 (e.g.\& left after trimming of a link-layer header).
493 The new
494 .Vt mbuf chain
495 pointer or
496 .Dv NULL
497 is in
498 .Fa mbuf
499 after the call.
500 .It Fn M_MOVE_PKTHDR to from
501 Using this macro is equivalent to calling
502 .Fn m_move_pkthdr to from .
503 .It Fn M_WRITABLE mbuf
504 This macro will evaluate true if
505 .Fa mbuf
506 is not marked
507 .Dv M_RDONLY
508 and if either
509 .Fa mbuf
510 does not contain external storage or,
511 if it does,
512 then if the reference count of the storage is not greater than 1.
513 The
514 .Dv M_RDONLY
515 flag can be set in
516 .Fa mbuf->m_flags .
517 This can be achieved during setup of the external storage,
518 by passing the
519 .Dv M_RDONLY
520 bit as a
521 .Fa flags
522 argument to the
523 .Fn MEXTADD
524 macro, or can be directly set in individual
525 .Vt mbufs .
526 .It Fn MCHTYPE mbuf type
527 Change the type of
528 .Fa mbuf
529 to
530 .Fa type .
531 This is a relatively expensive operation and should be avoided.
532 .El
533 .Pp
534 The functions are:
535 .Bl -ohang -offset indent
536 .It Fn m_get how type
537 A function version of
538 .Fn MGET
539 for non-critical paths.
540 .It Fn m_get2 size how type flags
541 Allocate an
542 .Vt mbuf
543 with enough space to hold specified amount of data.
544 .It Fn m_getm orig len how type
545 Allocate
546 .Fa len
547 bytes worth of
548 .Vt mbufs
549 and
550 .Vt mbuf clusters
551 if necessary and append the resulting allocated
552 .Vt mbuf chain
553 to the
554 .Vt mbuf chain
555 .Fa orig ,
556 if it is
557 .No non- Ns Dv NULL .
558 If the allocation fails at any point,
559 free whatever was allocated and return
560 .Dv NULL .
561 If
562 .Fa orig
563 is
564 .No non- Ns Dv NULL ,
565 it will not be freed.
566 It is possible to use
567 .Fn m_getm
568 to either append
569 .Fa len
570 bytes to an existing
571 .Vt mbuf
572 or
573 .Vt mbuf chain
574 (for example, one which may be sitting in a pre-allocated ring)
575 or to simply perform an all-or-nothing
576 .Vt mbuf
577 and
578 .Vt mbuf cluster
579 allocation.
580 .It Fn m_gethdr how type
581 A function version of
582 .Fn MGETHDR
583 for non-critical paths.
584 .It Fn m_getcl how type flags
585 Fetch an
586 .Vt mbuf
587 with a
588 .Vt mbuf cluster
589 attached to it.
590 If one of the allocations fails, the entire allocation fails.
591 This routine is the preferred way of fetching both the
592 .Vt mbuf
593 and
594 .Vt mbuf cluster
595 together, as it avoids having to unlock/relock between allocations.
596 Returns
597 .Dv NULL
598 on failure.
599 .It Fn m_getjcl how type flags size
600 This is like
601 .Fn m_getcl
602 but it the size of the cluster allocated will be large enough for
603 .Fa size
604 bytes.
605 .It Fn m_getclr how type
606 Allocate an
607 .Vt mbuf
608 and zero out the data region.
609 .It Fn m_free mbuf
610 Frees
611 .Vt mbuf .
612 Returns
613 .Va m_next
614 of the freed
615 .Vt mbuf .
616 .El
617 .Pp
618 The functions below operate on
619 .Vt mbuf chains .
620 .Bl -ohang -offset indent
621 .It Fn m_freem mbuf
622 Free an entire
623 .Vt mbuf chain ,
624 including any external storage.
625 .\"
626 .It Fn m_adj mbuf len
627 Trim
628 .Fa len
629 bytes from the head of an
630 .Vt mbuf chain
631 if
632 .Fa len
633 is positive, from the tail otherwise.
634 .\"
635 .It Fn m_append mbuf len cp
636 Append
637 .Vt len
638 bytes of data
639 .Vt cp
640 to the
641 .Vt mbuf chain .
642 Extend the mbuf chain if the new data does not fit in
643 existing space.
644 .\"
645 .It Fn m_prepend mbuf len how
646 Allocate a new
647 .Vt mbuf
648 and prepend it to the
649 .Vt mbuf chain ,
650 handle
651 .Dv M_PKTHDR
652 properly.
653 .Sy Note :
654 It does not allocate any
655 .Vt mbuf clusters ,
656 so
657 .Fa len
658 must be less than
659 .Dv MLEN
660 or
661 .Dv MHLEN ,
662 depending on the
663 .Dv M_PKTHDR
664 flag setting.
665 .\"
666 .It Fn m_copyup mbuf len dstoff
667 Similar to
668 .Fn m_pullup
669 but copies
670 .Fa len
671 bytes of data into a new mbuf at
672 .Fa dstoff
673 bytes into the mbuf.
674 The
675 .Fa dstoff
676 argument aligns the data and leaves room for a link layer header.
677 Returns the new
678 .Vt mbuf chain
679 on success,
680 and frees the
681 .Vt mbuf chain
682 and returns
683 .Dv NULL
684 on failure.
685 .Sy Note :
686 The function does not allocate
687 .Vt mbuf clusters ,
688 so
689 .Fa len + dstoff
690 must be less than
691 .Dv MHLEN .
692 .\"
693 .It Fn m_pullup mbuf len
694 Arrange that the first
695 .Fa len
696 bytes of an
697 .Vt mbuf chain
698 are contiguous and lay in the data area of
699 .Fa mbuf ,
700 so they are accessible with
701 .Fn mtod mbuf type .
702 It is important to remember that this may involve
703 reallocating some mbufs and moving data so all pointers
704 referencing data within the old mbuf chain
705 must be recalculated or made invalid.
706 Return the new
707 .Vt mbuf chain
708 on success,
709 .Dv NULL
710 on failure
711 (the
712 .Vt mbuf chain
713 is freed in this case).
714 .Sy Note :
715 It does not allocate any
716 .Vt mbuf clusters ,
717 so
718 .Fa len
719 must be less than or equal to
720 .Dv MHLEN .
721 .\"
722 .It Fn m_pulldown mbuf offset len offsetp
723 Arrange that
724 .Fa len
725 bytes between
726 .Fa offset
727 and
728 .Fa offset + len
729 in the
730 .Vt mbuf chain
731 are contiguous and lay in the data area of
732 .Fa mbuf ,
733 so they are accessible with
734 .Fn mtod mbuf type .
735 .Fa len
736 must be smaller than, or equal to, the size of an
737 .Vt mbuf cluster .
738 Return a pointer to an intermediate
739 .Vt mbuf
740 in the chain containing the requested region;
741 the offset in the data region of the
742 .Vt mbuf chain
743 to the data contained in the returned mbuf is stored in
744 .Fa *offsetp .
745 If
746 .Fa offsetp
747 is NULL, the region may be accessed using
748 .Fn mtod mbuf type .
749 If
750 .Fa offsetp
751 is non-NULL, the region may be accessed using
752 .Fn mtod mbuf uint8_t
753 + *offsetp.
754 The region of the mbuf chain between its beginning and
755 .Fa offset
756 is not modified, therefore it is safe to hold pointers to data within
757 this region before calling
758 .Fn m_pulldown .
759 .\"
760 .It Fn m_copym mbuf offset len how
761 Make a copy of an
762 .Vt mbuf chain
763 starting
764 .Fa offset
765 bytes from the beginning, continuing for
766 .Fa len
767 bytes.
768 If
769 .Fa len
770 is
771 .Dv M_COPYALL ,
772 copy to the end of the
773 .Vt mbuf chain .
774 .Sy Note :
775 The copy is read-only, because the
776 .Vt mbuf clusters
777 are not copied, only their reference counts are incremented.
778 .\"
779 .It Fn m_copypacket mbuf how
780 Copy an entire packet including header, which must be present.
781 This is an optimized version of the common case
782 .Fn m_copym mbuf 0 M_COPYALL how .
783 .Sy Note :
784 the copy is read-only, because the
785 .Vt mbuf clusters
786 are not copied, only their reference counts are incremented.
787 .\"
788 .It Fn m_dup mbuf how
789 Copy a packet header
790 .Vt mbuf chain
791 into a completely new
792 .Vt mbuf chain ,
793 including copying any
794 .Vt mbuf clusters .
795 Use this instead of
796 .Fn m_copypacket
797 when you need a writable copy of an
798 .Vt mbuf chain .
799 .\"
800 .It Fn m_copydata mbuf offset len buf
801 Copy data from an
802 .Vt mbuf chain
803 starting
804 .Fa off
805 bytes from the beginning, continuing for
806 .Fa len
807 bytes, into the indicated buffer
808 .Fa buf .
809 .\"
810 .It Fn m_copyback mbuf offset len buf
811 Copy
812 .Fa len
813 bytes from the buffer
814 .Fa buf
815 back into the indicated
816 .Vt mbuf chain ,
817 starting at
818 .Fa offset
819 bytes from the beginning of the
820 .Vt mbuf chain ,
821 extending the
822 .Vt mbuf chain
823 if necessary.
824 .Sy Note :
825 It does not allocate any
826 .Vt mbuf clusters ,
827 just adds
828 .Vt mbufs
829 to the
830 .Vt mbuf chain .
831 It is safe to set
832 .Fa offset
833 beyond the current
834 .Vt mbuf chain
835 end: zeroed
836 .Vt mbufs
837 will be allocated to fill the space.
838 .\"
839 .It Fn m_length mbuf last
840 Return the length of the
841 .Vt mbuf chain ,
842 and optionally a pointer to the last
843 .Vt mbuf .
844 .\"
845 .It Fn m_dup_pkthdr to from how
846 Upon the function's completion, the
847 .Vt mbuf
848 .Fa to
849 will contain an identical copy of
850 .Fa from->m_pkthdr
851 and the per-packet attributes found in the
852 .Vt mbuf chain
853 .Fa from .
854 The
855 .Vt mbuf
856 .Fa from
857 must have the flag
858 .Dv M_PKTHDR
859 initially set, and
860 .Fa to
861 must be empty on entry.
862 .\"
863 .It Fn m_move_pkthdr to from
864 Move
865 .Va m_pkthdr
866 and the per-packet attributes from the
867 .Vt mbuf chain
868 .Fa from
869 to the
870 .Vt mbuf
871 .Fa to .
872 The
873 .Vt mbuf
874 .Fa from
875 must have the flag
876 .Dv M_PKTHDR
877 initially set, and
878 .Fa to
879 must be empty on entry.
880 Upon the function's completion,
881 .Fa from
882 will have the flag
883 .Dv M_PKTHDR
884 and the per-packet attributes cleared.
885 .\"
886 .It Fn m_fixhdr mbuf
887 Set the packet-header length to the length of the
888 .Vt mbuf chain .
889 .\"
890 .It Fn m_devget buf len offset ifp copy
891 Copy data from a device local memory pointed to by
892 .Fa buf
893 to an
894 .Vt mbuf chain .
895 The copy is done using a specified copy routine
896 .Fa copy ,
897 or
898 .Fn bcopy
899 if
900 .Fa copy
901 is
902 .Dv NULL .
903 .\"
904 .It Fn m_cat m n
905 Concatenate
906 .Fa n
907 to
908 .Fa m .
909 Both
910 .Vt mbuf chains
911 must be of the same type.
912 .Fa n
913 is not guaranteed to be valid after
914 .Fn m_cat
915 returns.
916 .Fn m_cat
917 does not update any packet header fields or free mbuf tags.
918 .\"
919 .It Fn m_catpkt m n
920 A variant of
921 .Fn m_cat
922 that operates on packets.
923 Both
924 .Fa m
925 and
926 .Fa n
927 must contain packet headers.
928 .Fa n
929 is not guaranteed to be valid after
930 .Fn m_catpkt
931 returns.
932 .\"
933 .It Fn m_split mbuf len how
934 Partition an
935 .Vt mbuf chain
936 in two pieces, returning the tail:
937 all but the first
938 .Fa len
939 bytes.
940 In case of failure, it returns
941 .Dv NULL
942 and attempts to restore the
943 .Vt mbuf chain
944 to its original state.
945 .\"
946 .It Fn m_apply mbuf off len f arg
947 Apply a function to an
948 .Vt mbuf chain ,
949 at offset
950 .Fa off ,
951 for length
952 .Fa len
953 bytes.
954 Typically used to avoid calls to
955 .Fn m_pullup
956 which would otherwise be unnecessary or undesirable.
957 .Fa arg
958 is a convenience argument which is passed to the callback function
959 .Fa f .
960 .Pp
961 Each time
962 .Fn f
963 is called, it will be passed
964 .Fa arg ,
965 a pointer to the
966 .Fa data
967 in the current mbuf, and the length
968 .Fa len
969 of the data in this mbuf to which the function should be applied.
970 .Pp
971 The function should return zero to indicate success;
972 otherwise, if an error is indicated, then
973 .Fn m_apply
974 will return the error and stop iterating through the
975 .Vt mbuf chain .
976 .\"
977 .It Fn m_getptr mbuf loc off
978 Return a pointer to the mbuf containing the data located at
979 .Fa loc
980 bytes from the beginning of the
981 .Vt mbuf chain .
982 The corresponding offset into the mbuf will be stored in
983 .Fa *off .
984 .It Fn m_defrag m0 how
985 Defragment an mbuf chain, returning the shortest possible
986 chain of mbufs and clusters.
987 If allocation fails and this can not be completed,
988 .Dv NULL
989 will be returned and the original chain will be unchanged.
990 Upon success, the original chain will be freed and the new
991 chain will be returned.
992 .Fa how
993 should be either
994 .Dv M_WAITOK
995 or
996 .Dv M_NOWAIT ,
997 depending on the caller's preference.
998 .Pp
999 This function is especially useful in network drivers, where
1000 certain long mbuf chains must be shortened before being added
1001 to TX descriptor lists.
1002 .It Fn m_collapse m0 how maxfrags
1003 Defragment an mbuf chain, returning a chain of at most
1004 .Fa maxfrags
1005 mbufs and clusters.
1006 If allocation fails or the chain cannot be collapsed as requested,
1007 .Dv NULL
1008 will be returned, with the original chain possibly modified.
1009 As with
1010 .Fn m_defrag ,
1011 .Fa how
1012 should be one of
1013 .Dv M_WAITOK
1014 or
1015 .Dv M_NOWAIT .
1016 .It Fn m_unshare m0 how
1017 Create a version of the specified mbuf chain whose
1018 contents can be safely modified without affecting other users.
1019 If allocation fails and this operation can not be completed,
1020 .Dv NULL
1021 will be returned.
1022 The original mbuf chain is always reclaimed and the reference
1023 count of any shared mbuf clusters is decremented.
1024 .Fa how
1025 should be either
1026 .Dv M_WAITOK
1027 or
1028 .Dv M_NOWAIT ,
1029 depending on the caller's preference.
1030 As a side-effect of this process the returned
1031 mbuf chain may be compacted.
1032 .Pp
1033 This function is especially useful in the transmit path of
1034 network code, when data must be encrypted or otherwise
1035 altered prior to transmission.
1036 .El
1037 .Sh HARDWARE-ASSISTED CHECKSUM CALCULATION
1038 This section currently applies to TCP/IP only.
1039 In order to save the host CPU resources, computing checksums is
1040 offloaded to the network interface hardware if possible.
1041 The
1042 .Va m_pkthdr
1043 member of the leading
1044 .Vt mbuf
1045 of a packet contains two fields used for that purpose,
1046 .Vt int Va csum_flags
1047 and
1048 .Vt int Va csum_data .
1049 The meaning of those fields depends on the direction a packet flows in,
1050 and on whether the packet is fragmented.
1051 Henceforth,
1052 .Va csum_flags
1053 or
1054 .Va csum_data
1055 of a packet
1056 will denote the corresponding field of the
1057 .Va m_pkthdr
1058 member of the leading
1059 .Vt mbuf
1060 in the
1061 .Vt mbuf chain
1062 containing the packet.
1063 .Pp
1064 On output, checksum offloading is attempted after the outgoing
1065 interface has been determined for a packet.
1066 The interface-specific field
1067 .Va ifnet.if_data.ifi_hwassist
1068 (see
1069 .Xr ifnet 9 )
1070 is consulted for the capabilities of the interface to assist in
1071 computing checksums.
1072 The
1073 .Va csum_flags
1074 field of the packet header is set to indicate which actions the interface
1075 is supposed to perform on it.
1076 The actions unsupported by the network interface are done in the
1077 software prior to passing the packet down to the interface driver;
1078 such actions will never be requested through
1079 .Va csum_flags .
1080 .Pp
1081 The flags demanding a particular action from an interface are as follows:
1082 .Bl -tag -width ".Dv CSUM_TCP" -offset indent
1083 .It Dv CSUM_IP
1084 The IP header checksum is to be computed and stored in the
1085 corresponding field of the packet.
1086 The hardware is expected to know the format of an IP header
1087 to determine the offset of the IP checksum field.
1088 .It Dv CSUM_TCP
1089 The TCP checksum is to be computed.
1090 (See below.)
1091 .It Dv CSUM_UDP
1092 The UDP checksum is to be computed.
1093 (See below.)
1094 .El
1095 .Pp
1096 Should a TCP or UDP checksum be offloaded to the hardware,
1097 the field
1098 .Va csum_data
1099 will contain the byte offset of the checksum field relative to the
1100 end of the IP header.
1101 In this case, the checksum field will be initially
1102 set by the TCP/IP module to the checksum of the pseudo header
1103 defined by the TCP and UDP specifications.
1104 .Pp
1105 On input, an interface indicates the actions it has performed
1106 on a packet by setting one or more of the following flags in
1107 .Va csum_flags
1108 associated with the packet:
1109 .Bl -tag -width ".Dv CSUM_IP_CHECKED" -offset indent
1110 .It Dv CSUM_IP_CHECKED
1111 The IP header checksum has been computed.
1112 .It Dv CSUM_IP_VALID
1113 The IP header has a valid checksum.
1114 This flag can appear only in combination with
1115 .Dv CSUM_IP_CHECKED .
1116 .It Dv CSUM_DATA_VALID
1117 The checksum of the data portion of the IP packet has been computed
1118 and stored in the field
1119 .Va csum_data
1120 in network byte order.
1121 .It Dv CSUM_PSEUDO_HDR
1122 Can be set only along with
1123 .Dv CSUM_DATA_VALID
1124 to indicate that the IP data checksum found in
1125 .Va csum_data
1126 allows for the pseudo header defined by the TCP and UDP specifications.
1127 Otherwise the checksum of the pseudo header must be calculated by
1128 the host CPU and added to
1129 .Va csum_data
1130 to obtain the final checksum to be used for TCP or UDP validation purposes.
1131 .El
1132 .Pp
1133 If a particular network interface just indicates success or
1134 failure of TCP or UDP checksum validation without returning
1135 the exact value of the checksum to the host CPU, its driver can mark
1136 .Dv CSUM_DATA_VALID
1137 and
1138 .Dv CSUM_PSEUDO_HDR
1139 in
1140 .Va csum_flags ,
1141 and set
1142 .Va csum_data
1143 to
1144 .Li 0xFFFF
1145 hexadecimal to indicate a valid checksum.
1146 It is a peculiarity of the algorithm used that the Internet checksum
1147 calculated over any valid packet will be
1148 .Li 0xFFFF
1149 as long as the original checksum field is included.
1150 .Sh STRESS TESTING
1151 When running a kernel compiled with the option
1152 .Dv MBUF_STRESS_TEST ,
1153 the following
1154 .Xr sysctl 8 Ns
1155 -controlled options may be used to create
1156 various failure/extreme cases for testing of network drivers
1157 and other parts of the kernel that rely on
1158 .Vt mbufs .
1159 .Bl -tag -width ident
1160 .It Va net.inet.ip.mbuf_frag_size
1161 Causes
1162 .Fn ip_output
1163 to fragment outgoing
1164 .Vt mbuf chains
1165 into fragments of the specified size.
1166 Setting this variable to 1 is an excellent way to
1167 test the long
1168 .Vt mbuf chain
1169 handling ability of network drivers.
1170 .It Va kern.ipc.m_defragrandomfailures
1171 Causes the function
1172 .Fn m_defrag
1173 to randomly fail, returning
1174 .Dv NULL .
1175 Any piece of code which uses
1176 .Fn m_defrag
1177 should be tested with this feature.
1178 .El
1179 .Sh RETURN VALUES
1180 See above.
1181 .Sh SEE ALSO
1182 .Xr ifnet 9 ,
1183 .Xr mbuf_tags 9
1184 .Sh HISTORY
1185 .\" Please correct me if I'm wrong
1186 .Vt Mbufs
1187 appeared in an early version of
1188 .Bx .
1189 Besides being used for network packets, they were used
1190 to store various dynamic structures, such as routing table
1191 entries, interface addresses, protocol control blocks, etc.
1192 In more recent
1193 .Fx
1194 use of
1195 .Vt mbufs
1196 is almost entirely limited to packet storage, with
1197 .Xr uma 9
1198 zones being used directly to store other network-related memory.
1199 .Pp
1200 Historically, the
1201 .Vt mbuf
1202 allocator has been a special-purpose memory allocator able to run in
1203 interrupt contexts and allocating from a special kernel address space map.
1204 As of
1205 .Fx 5.3 ,
1206 the
1207 .Vt mbuf
1208 allocator is a wrapper around
1209 .Xr uma 9 ,
1210 allowing caching of
1211 .Vt mbufs ,
1212 clusters, and
1213 .Vt mbuf
1214 + cluster pairs in per-CPU caches, as well as bringing other benefits of
1215 slab allocation.
1216 .Sh AUTHORS
1217 The original
1218 .Nm
1219 manual page was written by
1220 .An Yar Tikhiy .
1221 The
1222 .Xr uma 9
1223 .Vt mbuf
1224 allocator was written by
1225 .An Bosko Milekic .